Законы менделя

Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов

Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Результаты многочисленных скрещиваний мух дрозофил показали следующее:

  • Между генами А и В частота нарушения сцепления составляет 5%
  • Между генами А и С – 11%
  • Между генами С и В – 6%

Фрагмент хромосомы и частота нарушения сцепления

По результатам скрещиваний, взаимное расположение генов А, В, С на фрагменте хромосомы следующее:

ГеныРасстояниеЧастота кроссинговера
А
В5 морганид
С6 морганид

Определение единицы расстояния и частоты кроссинговера

За единицу расстояния между генами принят 1% кроссинговера (морганида).

  • Между генами А и В будет происходить кроссинговер реже всего из-за их близкого расположения.

Зависимость между частотой кроссинговера и расстоянием между генами

Аналогичный анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов показал следующее:

  • Для генов А и В частота нарушения сцепления составляет 7%
  • Для генов А и С – 18%
  • Для генов С и В – 25%

Взаимное расположение генов и зависимость

ГеныРасстояниеЧастота кроссинговера
А
В7 морганид
С25 морганид

Зависимость между частотой кроссинговера и расстоянием

  • Чем меньше расстояние между генами, тем меньше частота кроссинговера.
  • Расстояние между генами и частота кроссинговера численно равны.

Группа сцепления и количество групп

Анализ результатов скрещиваний с генами:

  • А и В (6% нарушения сцепления)
  • А и С (18% нарушения сцепления)
  • С и В (24% нарушения сцепления)

Определение групп сцепления

Группой сцепления называют гены, расположенные в одной хромосоме. Количество групп сцепления определяется как:

  • Гаплоидный набор хромосом
  • Количество негомологичных хромосом в кариотипе.

Генетические задачи в биологии

Задача 1

Скрещивали самку дрозофилы с короткими крыльями, отсутствием пятна у основания крыла, и самца с нормальными крыльями, наличием пятна у основания крыла. Все полученные гибриды F1 имели нормальные крылья и пятно у основания крыла. Гены длины крыльев и наличия пятна у основания крыла находятся у дрозофилы в одной хромосоме. Получившихся в F1 самцов возвратно скрещивали с исходной родительской особью. В потомстве получилось расщепление по фенотипу 1:1.

Задача 2

При скрещивании растения китайской примулы с фиолетовыми цветками, круглой пыльцой и растения с красными цветками, овальной пыльцой получилось потомство с фиолетовыми цветками и овальной пыльцой. В анализирующем скрещивании полученных гибридов наблюдается появление четырех фенотипических групп потомков: 35, 34, 11 и 9 особей.

Задача 3

При скрещивании растений томата с пурпурным стеблем, рассеченными листьями и растений с зеленым стеблем и цельными листьями все растения получились с пурпурным стеблем, рассеченными листьями. В анализирующем скрещивании особей F1 в потомстве получены четыре фенотипические группы: 321, 105, 103 и 315 растений.

Задача 4

При скрещивании самок жука жужелицы с коричневым широким телом и самцов жука жужелицы с зеленым узким телом все потомство получилось с коричневым узким телом. В анализирующем скрещивании гибридного потомства получилось четыре разные фенотипические группы численностью: 30, 28, 12, 10 особей.

Задача 5

От скрещивания самок с самцами мух дрозофил в потомстве были получены особи с серым телом, нормальными крыльями и черным телом, укороченными крыльями, а также 17% особей с перекомбинированными признаками (серое тело, укороченные крылья и черное тело, нормальные крылья).

Выводы

В результате анализа генетических задач можно увидеть, каким образом различные признаки передаются от родителей к потомству, каким образом формируются фенотипические группы и какие закономерности присутствуют в различных скрещиваниях. Успешное выполнение генетических задач является ключевым моментом для понимания наследственности живых организмов. Составление схем скрещиваний, определение генотипов и фенотипов позволяет получить более полное представление о генетических процессах, происходящих в природе.

Генетика дрозофилы: задачи по скрещиванию

Задача 9:

У дрозофил черное тело (а) и укороченные крылья (b) – рецессивные признаки по отношению к аллелям серого тела и нормальных крыльев. Гены наследуются сцеплено, кроссинговер при образовании половых клеток у самцов не происходит.

  1. Генотипы родителей:
    • Самки (аа bb)
    • Самцы (Aa Bb)
  2. Возможные генотипы и фенотипы потомства в F1:
    • Генотипы: AaBb, Aabb, aaBb, aabb
    • Фенотипы: серое тело с нормальными крыльями, черное тело с нормальными крыльями, серое тело с укороченными крыльями, черное тело с укороченными крыльями
  3. Соотношение фенотипов дрозофил в потомстве:
    • 1:1:1:1
  4. Почему такое соотношение: из-за несцепленного наследования генов.

Задача 10:

Скрестили самку дрозофилы с короткими крыльями и пятном на крыле и самца с нормальными крыльями и без пятна на крыле.

  1. Генотипы родителей:
    • Самка (Aa bb)
    • Самец (aa Bb)
  2. Генотипы и фенотипы потомства:
    • Генотипы: AaBb, Aabb, aaBb, aabb
    • Фенотипы: нормальные крылья с пятном, короткие крылья с пятном, нормальные крылья без пятна, короткие крылья без пятна
  3. Формирование двух фенотипических групп во втором скрещивании: из-за разделения генов во время мейоза.

Задача 11:

При скрещивании мышей с извитой шерстью нормальной длины и мышей с прямой длинной шерстью все гибриды первого поколения имели прямую шерсть нормальной длины.

  1. Генотипы родителей:
    • Мыши с извитой шерстью (Ccdc dded)
    • Мыши с прямой шерстью (CcDd Ee)
  2. Генотипы и фенотипы потомства:
    • различные комбинации генотипов и фенотипов в четырех группах
  3. Формирование четырех фенотипических групп: влияние комбинаций генов на конечный результат.

Задача 12:

При скрещивании растения кукурузы с нормальными блестящими листьями и растения с надрезанными матовыми листьями все потомство получилось с нормальными матовыми листьями.

  1. Генотипы родителей:
    • Растения с блестящими листьями (AAbb)
    • Растения с матовыми листьями (aaBB)
  2. Генотипы и фенотипы потомства:
    • разные комбинации генотипов и фенотипов в четырех группах
  3. Формирование четырех фенотипических групп: множественные гены влияют на итоговый фенотип.

Задача 13:

Гены длины ног и длины крыльев находятся у дрозофилы в одной хромосоме.

  1. Генотипы родителей:
    • Самка (Aa Ll)
    • Самец (aa LL)
  2. Генотипы и фенотипы потомства:
    • различные комбинации генотипов и фенотипов в двух группах
  3. Формирование двух фенотипических групп: связывание генов во время кроссинговера.

Генетика томатов: анализ скрещиваний

При изучении генетики томатов были проведены различные скрещивания, результаты которых позволили выявить закономерности наследования определенных признаков. Ниже представлены четыре различных сценария скрещиваний и их результаты.

1. Скрещивание №14

Родительские особи:

  • Растение томата с овальными плодами (генотип: AaBb) и высокое
  • Карликовое растение с округлыми плодами (генотип: aabb)

Результаты анализирующего скрещивания:

  • 4 фенотипические группы, 2 из них составили по 8%
  • Все потомство высокое с округлыми плодами

Генетическая карта:

ГенМестоположениеРасстояние (%)
Ген A1
Ген a250
Ген B1
Ген b250

Тип наследования: сцепленное наследование

2. Скрещивание №15

Родительские особи:

  • Растение томата с плодами опушенными, с заостренным концом
  • Растение с плодами гладкими, с незаостренным концом

Результаты анализирующего скрещивания:

  • 4 фенотипические группы, 2 из них составили по 7%
  • Все потомство с плодами опушенными, с незаостренным концом

Генетическая карта:

ГенМестоположениеРасстояние (%)
Ген A1
Ген a250
Ген B1
Ген b250

Тип наследования: сцепленное наследование

3. Скрещивание №16

Родительские особи:

  • Высокое растение томата с гладкими плодами
  • Карликовое растение с опушенными плодами

Результаты анализирующего скрещивания:

  • 4 фенотипические группы, 2 из них составили по 12%
  • Все потомство высокое с опушенными плодами

Генетическая карта:

ГенМестоположениеРасстояние (%)
Ген A1
Ген a250
Ген B1
Ген b250

Тип наследования: сцепленное наследование

4. Скрещивание №17

Родительские особи:

  • Растение томата с нормальными листьями, сложными соцветиями
  • Растение с пятнистыми листьями, простыми соцветиями

Результаты анализирующего скрещивания:

  • 4 фенотипические группы, 2 из них составили по 21%
  • Все потомство с нормальными листьями, простыми соцветиями

Генетическая карта:

ГенМестоположениеРасстояние (%)
Ген A1
Ген a250
Ген B1
Ген b250

Тип наследования: сцепленное наследование

Проведенные исследования позволили определить закономерности наследования различных признаков у томатов и выявить особенности их генетики.

18. При скрещивании растения томата с нормальными листьями, плодами с заостренным концом и растения с пятнистыми листьями, плодами с незаостренным концом всё потомство получилось с нормальными листьями, плодами с незаостренным концом. В анализирующем скрещивании гибридного потомства получилось четыре разные фенотипические группы, две из них составили по 19% от общего количества потомков. Составьте схемы скрещиваний. Укажите генотипы, фенотипы родительских особей и генотипы, фенотипы, долю каждой группы потомков в анализирующем скрещивании. Постройте генетическую карту для указанных выше генов, укажите на ней местоположение каждого гена и расстояние (в %) между ними, определите тип наследования генов указанных выше признаков.

Решение генетических задач Порядок выполнения отчёта по практическому занятию 1. В тетради напишите номер, название и цель занятия. 2. Изучението е основные генетические понятия и символику. 3. Решите задачи для индивидуальной работы. 4. Сформулируйте вывод по работе. Отразите, насколько успешно Вы справались с учебными 5. задачами практического занятия. Ответьте на контрольные вопросы. Теоретическая часть Основные генетические понятия и символика. Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Наследственность – способность организмов передавать свои признака и особенности развития потомству. Изменчивость развития новые признаки под воздействием различных факторов. свойство живых организмов приобретать в процессе индивидуального Ген – функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, кодирующие информацию о первичной структуре молекулы РНК. Признак возможно различить особи. любая особенность организма, любое его свойство либо качество, по которому Генотип-совокупность генов организма. Аллельные гены Фенотип – совокупность всех внешних и внутренних признаков организма. Аллель – один из пары аллельных генов. гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом. Доминантный признак признак, всегда проявляющийся в фенотипе (исключение – неполное доминирование). Доминантный ген (аллель) -ген, обеспечивающий развитие доминантного признака. Рецессивный признак – признак, не проявляющийся в присутствии доминантного. Рецессивный ген (аллель) -ген, обеспечивающий развитие рецессивного признака. Гомозиготный организм (гомозигота) – организм, который содержит в генотипе одинаковые аллельные гены и образует один тип гамет. Гетерозиготный организм (гетерозигота) – организм, который содержит в генотипе разные аллельные гены и образует несколько типов гамет. Схематическая запись условия и решения генетической задачи производится с помощью специальных символов. P – родители (лат. Parentes – родители); F1,2,3. организмы, полученные при скрещивании, нижний индекс обозначает номер поколения (дети); F1 – гибриды первого поколения, получены при скрещивании родителей; F2 – гибриды второго поколения, получены при скрещивании гибридов первого поколения между собой; G-гаметы; X значок скрещивания; 오 – женская особь (символ Венеры); 3 – Mужская особь (символ Марса); А – доминантный ген; а – рецессивный ген; AA – гомозигота по доминанте; аа – гомозигота по рецессиву; 9 Задача 6. Растение с круглыми плодами томата опылили пыльцой круглого гетерозиготного томата. Пайдите F1 по генотипу? Задача 7. Розовую розу опылили белой. Определите генотип и фенотип F1 и F2? Задача 8. Жёлтый горох опылили пыльцой зелёного. Определите соотношение фенотипов в F1 и F2? Гладкая окраска арбузов наследуется как рецессивный признак. Какое потомство получится от скрещивании даух теверозиготных растений с полосатыми плодами? Задача 10. Могут их у редителей с карими глазами родиться дети с голубыми глазами? 3adaya 11s Ген чертой окраски тела крупного рогатого скота доминирует над геном красной окраски. Какое дотомство можно ожидать от скрещивания

Схема решения задачи включает следующие элементы:

  1. Р ♀ AаХIXi x ♂ AaXIY

G AХI, AXi, аХI, аXi AХI, AY, аХI, аY

F1 Расщепление по генотипу:

1AAХIXI — самки с серым телом;

2AаХIXI — самки с серым телом;

1aаХIXI — самки с чёрным телом;

1AAХIY — самцы с серым телом;

2AаХIY — самцы с серым телом;

1aаХIY — самцы с чёрным телом.

Расщепление по фенотипу:

6 — самки с серым телом;

2 — самки с чёрным телом;

3 — самцы с серым телом;

1 — самцы с чёрным телом.

  1. Р ♀ AаХIXi x ♂ аaXIY

G AХI, AXi, аХI, аXi аХI, аY

1AаХIXI — самки с серым телом;

1AаХIY — самцы с серым телом;

2 — самки с серым телом;

1 — самцы с серым телом;

  1. Соотношение полов в обоих скрещиваниях (2 части самок и 1 часть самцов) объясняется гибелью на эмбриональной стадии развития самцов с генотипами AAХiY, AаХiY, ааХiY в первом скрещивании и самцов AаХiY, ааХiY во втором скрещивании.

Элементы 1 и 2 засчитываются только при наличии и генотипов, и фенотипов всех возможных потомков с указанием расщепления.

(Допускается иная генетическая символика)

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 августа 2022 года; проверки требуют 8 правок.

Схема первого и второго закона Менделя. 1) Растение с белыми цветками (две копии рецессивного аллеля w) скрещивается с растением с красными цветками (две копии доминантного аллеля R). 2) У всех растений-потомков цветы красные и одинаковый генотип Rw. 3) При самооплодотворении у 3/4 растений второго поколения цветки красные (генотипы RR + 2Rw) и у 1/4 — белые (ww).

Методы и ход работы Менделя

Эксперимент Менделя с горохом

Закон единообразия гибридов первого поколения

Проявление у гибридов признака только одного из родителей Мендель назвал доминированием.

Закон выведен на основе статистических данных, полученных Г. Менделем при скрещивании разных сортов гороха, имевших чёткие альтернативные различия по следующим признакам:

При скрещивании чистых линий гороха с пурпурными цветками и гороха с белыми цветками Мендель заметил, что взошедшие потомки растений были все с пурпурными цветками, среди них не было ни одного белого. Мендель не раз повторял опыт, использовал другие признаки. Если он скрещивал горох с жёлтыми и зелёными семенами, у всех потомков семена были зелёными. Если он скрещивал горох с гладкими и морщинистыми семенами, у потомства были гладкие семена. Потомство от высоких и низких растений было высоким.

Кодоминирование и неполное доминирование

Некоторые противоположные признаки находятся не в отношении полного доминирования (когда один всегда подавляет другой у гетерозиготных особей), а в отношении неполного доминирования. Например, при скрещивании чистых линий львиного зева с пурпурными и белыми цветками особи первого поколения имеют розовые цветки. При скрещивании чистых линий андалузских кур чёрной и белой окраски в первом поколении рождаются куры серой окраски. При неполном доминировании гетерозиготы имеют признаки, промежуточные между признаками рецессивной и доминантной гомозигот.

При кодоминировании, в отличие от неполного доминирования, у гетерозигот признаки проявляются одновременно (смешанно). Типичный пример кодоминирования — наследование групп крови системы АВ0 у человека, где А и В — доминантные гены, а 0 — рецессивный. По этой системе генотип 00 определяет первую группу крови, АА и А0 — вторую, ВВ и В0 — третью, а АВ будет определять четвёртую группу крови. Т.о. всё потомство людей с генотипами АА (вторая группа) и ВВ (третья группа) будет иметь генотип АВ (четвёртая группа). Их фенотип не является промежуточным между фенотипами родителей, так как на поверхности эритроцитов присутствуют оба агглютиногена (А и В).

Явления кодоминирования и неполного доминирования признаков слегка видоизменяют первый закон Менделя: «Гибриды первого поколения от скрещивания чистых линий особей с противоположными признаками всегда одинаковы по этому признаку: проявляют доминирующий признак, если признаки находятся в отношении доминирования, или смешанный (промежуточный) признак, если они находятся в отношении кодоминирования (неполного доминирования)».

Закон расщепления признаков

Закон расщепления (второй закон Менделя) — при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определённом числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Скрещивание организмов двух чистых линий, различающихся по проявлениям одного изучаемого признака, за которые отвечают аллели одного гена, называется моногибридное скрещивание.

Явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несёт доминантный признак, а часть — рецессивный, называется расщеплением. Следовательно, расщепление — это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

Закон чистоты гамет — в каждую гамету попадает только один аллель из пары аллелей данного гена родительской особи.

В норме гамета всегда чиста от второго гена аллельной пары. Этот факт, который во времена Менделя не мог быть твердо установлен, называют также гипотезой чистоты гамет. В дальнейшем эта гипотеза была подтверждена цитологическими наблюдениями. Из всех закономерностей наследования, установленных Менделем, данный закон носит наиболее общий характер (выполняется при наиболее широком круге условий).

Гипотеза чистоты гамет. Мендель предположил, что при образовании гибридов наследственные факторы не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде. У гибрида присутствуют оба фактора — доминантный и рецессивный, но проявление признака определяет доминантный наследственный фактор, рецессивный же подавляется. Связь между поколениями при половом размножении осуществляется через половые клетки — гаметы. Следовательно, необходимо допустить, что каждая гамета несет только один фактор из пары. Тогда при оплодотворении слияние двух гамет, каждая из которых несет рецессивный наследственный фактор, будет приводить к образованию организма с рецессивным признаком, проявляющимся фенотипически. Слияние же гамет, каждая из которых несет доминантный фактор, или же двух гамет, одна из которых содержит доминантный, а другая рецессивный фактор, будет приводить к развитию организма с доминантным признаком. Таким образом, появление во втором поколении рецессивного признака одного из родителей может быть только при двух условиях: 1) если у гибридов наследственные факторы сохраняются в неизменном виде; 2) если половые клетки содержат только один наследственный фактор из аллельной пары. Расщепление потомства при скрещивании гетерозиготных особей Мендель объяснил тем, что гаметы генетически чисты, то есть несут только один ген из аллельной пары. Гипотезу (теперь её называют законом) чистоты гамет можно сформулировать следующим образом: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один аллель из пары аллелей данного гена.

Известно, что в каждой клетке организма в большинстве случаев имеется совершенно одинаковый диплоидный набор хромосом. Две гомологичные хромосомы обычно содержат каждая по одному аллелю данного гена. Генетически «чистые» гаметы образуются следующим образом:

Основные этапы мейоза

На схеме показан мейоз клетки с диплоидным набором 2n=4 (две пары гомологичных хромосом). Отцовские и материнские хромосомы обозначены разным цветом.

В процессе образования гамет у гибрида гомологичные хромосомы во время I мейотического деления попадают в разные клетки. При слиянии мужских и женских гамет получается зигота с диплоидным набором хромосом. При этом половину хромосом зигота получает от отцовского организма, половину — от материнского. По данной паре хромосом (и данной паре аллелей) образуются два сорта гамет. При оплодотворении гаметы, несущие одинаковые или разные аллели, случайно встречаются друг с другом. В силу статистической вероятности при достаточно большом количестве гамет в потомстве 25 % генотипов будут гомозиготными доминантными, 50 % — гетерозиготными, 25 % — гомозиготными рецессивными, то есть устанавливается отношение 1АА:2Аа:1аа (расщепление по генотипу 1:2:1). Соответственно по фенотипу потомство второго поколения при моногибридном скрещивании распределяется в отношении 3:1 (3/4 особей с доминантным признаком, 1/4 особей с рецессивным). Таким образом, при моногибридном скрещивании цитологическая основа расщепления признаков — расхождение гомологичных хромосом и образование гаплоидных половых клеток в мейозе.

Закон независимого наследования признаков

Иллюстрация независимого наследования признаков

Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).

Когда скрещивались гомозиготные растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам, и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9/16 были с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 3/16 с белыми цветами и зелёными горошинами, 3/16 с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 1/16 с белыми цветами и желтыми горошинами.

Менделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосом (нуклеопротеидных структур в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена бо́льшая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи) гороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга. (Впоследствии выяснилось, что из исследованных Менделем семи пар признаков у гороха, у которого диплоидное число хромосом 2n=14, гены, отвечающие за одну из пар признаков, находились в одной и той же хромосоме. Однако Мендель не обнаружил нарушения закона независимого наследования, так как сцепления между этими генами не наблюдалось из-за большого расстояния между ними).

Основные положения теории наследственности Менделя

В современной интерпретации эти положения следующие:

Условия выполнения законов Менделя

В соответствии с законами Менделя наследуются только моногенные признаки. Если за фенотипический признак отвечает более одного гена (а таких признаков абсолютное большинство), он имеет более сложный характер наследования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *